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氫燃料電池汽車的難題、出路與后勁

2022-11-28 來(lái)源:新能源電池之家 瀏覽數(shù):423

近日電池級(jí)碳酸鋰均價(jià)已經(jīng)突破60萬(wàn)元/噸這一大關(guān),這對(duì)當(dāng)下主要搭載鋰電池的新能源汽車來(lái)說(shuō)可不是什么好兆頭,原材料的漲價(jià)一旦傳遞到汽車端,最后只能由消費(fèi)者買單。

 近日電池級(jí)碳酸鋰均價(jià)已經(jīng)突破60萬(wàn)元/噸這一大關(guān),這對(duì)當(dāng)下主要搭載鋰電池的新能源汽車來(lái)說(shuō)可不是什么好兆頭,原材料的漲價(jià)一旦傳遞到汽車端,最后只能由消費(fèi)者買單。

之前流傳的“有鋰走遍天下,沒(méi)鋰寸步難行”果真如此嗎?事實(shí)上,作為鋰電池汽車的替代者之一,氫燃料電池汽車已經(jīng)取得一定的成績(jī)。

1、政策與行業(yè)現(xiàn)狀

能源是關(guān)乎國(guó)家大事,都是政策先做鋪墊,為產(chǎn)業(yè)指路。當(dāng)下的如火如荼的鋰電池汽車已由政策驅(qū)動(dòng)進(jìn)化到市場(chǎng)驅(qū)動(dòng),而氫燃料電池汽車的發(fā)展當(dāng)然也離不開政策的保駕護(hù)航。

2019年氫能被首次寫進(jìn)政府工作報(bào)告,2021年被正式寫入“十四五”規(guī)劃。

2021年8月起,北京、上海、廣東、河北、河南等先后獲批為氫燃料電池汽車示范城市群試點(diǎn)。

2022年3月,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》,可以說(shuō)是首個(gè)氫能綱領(lǐng)性規(guī)劃,為氫能的地位定調(diào)。

該文件指出氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分,是實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體,氫能產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

2022年6月,國(guó)家發(fā)展改革委等9部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》,提出推動(dòng)可再生能源規(guī)模化制氫利用,開展規(guī)模化可再生能源制氫示范。

2020年11月,國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》中,將燃料電池汽車與純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力(含增程式)汽車列為三大方向。

可以看出,在政策層面,氫燃料汽車與純電汽車被同等重視。但從落地效果方面,純電搶了先。

2017年至2021年,中國(guó)氫燃料電池的出貨量從38.6兆瓦躍升至405.7兆瓦,盡管發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,但與鋰電池的出貨量相比依然遜色不少。

氫燃料電池對(duì)汽車比較“情有獨(dú)鐘”,比如,2021年用于汽車的氫燃料電池的出貨量為404.7兆瓦,占比總出貨量為99.75%;而鋰電池的用途更為廣泛,除了用于汽車,還可以用于消費(fèi)電子、儲(chǔ)能電站等。

中國(guó)的氫燃料電池汽車仍然處于萌芽期,這是不爭(zhēng)的事實(shí)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2021年,氫燃料電池汽車的國(guó)內(nèi)銷量為1586輛,保有量不足萬(wàn)輛,難以與640萬(wàn)的純電汽車保有量相比。

2、成本與性能是掣肘

那么,問(wèn)題出在哪兒呢?一個(gè)是成本方面,一個(gè)是性能方面。

成本方面,氫能源價(jià)格居高不下,還要追溯到制氫、儲(chǔ)氫和運(yùn)氫三大環(huán)節(jié)。

制氫方面,按照工藝可分為 “灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類。由于兩者的制取過(guò)程會(huì)造成污染,有悖于雙碳目標(biāo)的初衷,在政策層面不被支持,“綠氫”則是通過(guò)可再生能源、電解水等方法實(shí)現(xiàn)百分之百零碳排是當(dāng)下的主流方法,但代價(jià)卻是成本高昂,各方法成本如下所示,(數(shù)據(jù)來(lái)源:偲睿咨詢)。

圖片

綠氫高成本的兩大因素是電力消耗量和架設(shè)電解槽費(fèi)用。

儲(chǔ)氫方面,同樣是一大難題,國(guó)內(nèi)的主流方法是采取高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫,成本造價(jià)在27000元左右,同時(shí)配套設(shè)施的價(jià)格在15萬(wàn)元。

運(yùn)氫方面,國(guó)內(nèi)以氣態(tài)運(yùn)輸為主流,與液氫運(yùn)輸和管道運(yùn)輸相比安全隱患較高,且運(yùn)輸效率低。

相比制氫,儲(chǔ)氫與運(yùn)氫的成本與技術(shù)難題更高。

另外,催化劑成本也是不容小覷,目前氫燃料電池效率最高的的催化劑是鉑,但每盎司鉑的價(jià)格超過(guò)1000美元,且在短期內(nèi)不可替代。

續(xù)航能力方面,目前國(guó)內(nèi)氫燃料汽車的續(xù)航主要集中在400-700KM,而純電車型已經(jīng)突破1000KM。

補(bǔ)能設(shè)施方面,截至2022年10月31日,我國(guó)累計(jì)建成加氫站296座,而充電樁數(shù)量為470.8萬(wàn)個(gè)。加氫站的數(shù)量跟不上,導(dǎo)致氫燃料汽車后期補(bǔ)能的便利性打折扣。其實(shí),加氫站與前文的儲(chǔ)氫、運(yùn)氫是個(gè)系列問(wèn)題,而非局部問(wèn)題。

電池壽命方面,與鋰電池相比,氫燃料電池的壽命也是一個(gè)短板。

性能方面的不足,決定了燃料電池汽車主要運(yùn)用在商用車領(lǐng)域,2021年,我國(guó)燃料電池汽車銷量中,基本全為大型商用車,乘用車占比僅為0.58%。

大車體積大,容得下氫燃料電池反應(yīng)堆和儲(chǔ)氫罐,而乘用車則沒(méi)有這樣的空間,只能靠提升燃料電池的能量密度。

因此,接下來(lái),在商用車領(lǐng)域,氫燃料電池汽車與純電汽車的PK或?qū)⒏用土乙恍?/span>

3、出路與進(jìn)展

氫能源進(jìn)展方面,主要體現(xiàn)在:一是技術(shù)提高,二是參與者增多。

為解決成本的難題,PEM電解制氫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,可實(shí)現(xiàn)平均每生產(chǎn)1立方米氫氣可節(jié)省1千瓦時(shí)的電力,效率大大提高。

儲(chǔ)運(yùn)方面,海外誕生了低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的方法,將氫氣壓縮成液體,能大幅避開氣態(tài)氫造成的安全隱患;長(zhǎng)城汽車研發(fā)的“巖竹”系列 —70MPa 減壓閥產(chǎn)品向下突破萬(wàn)元大關(guān),成本下降幅度達(dá) 40%,推動(dòng)氫用減壓閥進(jìn)入“千元時(shí)代”,降低了部分氫能儲(chǔ)運(yùn)成本。

續(xù)航里程方面,目前國(guó)內(nèi)最高數(shù)據(jù)已經(jīng)接近900KM;法國(guó)車企Hopium發(fā)布了旗下首款氫燃料電池車Hopium Machina有1000公里的續(xù)航能力;市場(chǎng)傳言,大眾汽車與德國(guó)Kraftwerk Tubes公司正合作開發(fā)一種新的氫燃料電池,續(xù)航里程可達(dá)2000公里。

電池壽命方面,2022年10月,由戴姆勒和沃爾沃合資投建的氫燃料電池生產(chǎn)商Cellcentric公司宣布推出新一代氫燃料電池系統(tǒng),額定功率達(dá)到150千瓦,最長(zhǎng)使用壽命可以達(dá)到2.5萬(wàn)小時(shí)。

成本方面,國(guó)內(nèi)的氫燃料電池的價(jià)格呈下降的趨勢(shì),從2017年的16400元/千瓦下降至2021年的5100元/千瓦。

氫燃料電池價(jià)格下降的動(dòng)力為——上游核心部件的技術(shù)突破和國(guó)產(chǎn)化、氫燃料電池的大規(guī)模生產(chǎn)以及廣泛應(yīng)用的推動(dòng)(商用車功不可沒(méi))。

氫能設(shè)施方面,中國(guó)加氫站的數(shù)目已經(jīng)從2017年的11座迅速增至2021年的218座。

2022年的北京冬奧會(huì)刮起了一陣氫能源的旋風(fēng),延慶和張家口投入了700余輛氫燃料大巴車,用于日常的交通運(yùn)輸。可見國(guó)家對(duì)其重視程度。

參與者方面,2022上半年,工信部發(fā)布的1-6批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》中共新增了34家車企的96款燃料電池汽車產(chǎn)品,同比增長(zhǎng)41.2%,續(xù)航里程范圍從201KM到894KM。

車企與燃料電池廠商的新面孔均在增加。在該推薦目錄中,有7家車企、12家氫燃料電池廠商首次上榜。

涵蓋車型方面,重卡、專用車、客車、物流車“四分天下”。

值得一提的是,乘用車方面也填補(bǔ)了空白,長(zhǎng)安旗下的深藍(lán)品牌推出了首款國(guó)內(nèi)自主品牌量產(chǎn)的氫燃料電池轎車。各路車企也都在燃料電池乘用車方面暗自發(fā)力。

氫能作為21世紀(jì)最清潔的能源,氫燃料電池汽車未來(lái)發(fā)展空間廣闊,我們只需靜待花開。

 

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